Технические науки/12.Автоматизированные системы управления на производстве

Эм Г.А., Мерсиянцев А.В., Ким В.А.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Лабораторно-практический комплекс по автоматизации типовых технологических процессов и производств

Одна из учебных лабораторий кафедры «Автоматизации производственных процессов» Карагандинского государственного технического университета оснащена созданным здесь же лабораторно-практическим комплексом по автоматизации технологических процессов на горном производстве, который представляет собой лабораторные учебные стенды, объединенные унифицированным конструктивом и тематической направленностью. Лабораторно-практический комплекс состоит из четырех частей и включает в себя учебные стенды по изучению алгоритмов автоматизированного управления и технических средств автоматизации конвейерных линий, вентиляторов главного проветривания, водоотливных установок и т.п.

За основу учебного стенда «Технические средства автоматизации конвейерных линий», предназначенного для изучения алгоритмов автоматизированного управления конвейерными линиями и используемой для этих целей аппаратуры, приняты принципы достаточно широко известных комплексов типа АУК.1м, длительное время выпускавшихся Днепропетровским заводом шахтной автоматики [1,2].

Учебный стенд смонтирован в унифицированной металлической конструкции на раме, сваренной из стальных уголков и обшитой декоративными панелями. Передняя – лицевая панель стенда, выполненная из текстолита, покрыта полипропиленовой пленкой с нанесенным на нее изображением упрощенной принципиальной схемы аппаратуры АУК.1м и позволяет как управлять в ручном дистанционном режиме, так и наблюдать за происходящим технологическим процессом в автоматическом режиме. На лицевую панель выведены органы управления и сигнализации центрального пульта управления (ПУ), а также блоков управления (БУ) тремя ленточными конвейерами. Световая индикация обеспечивается светодиодами красного и зеленого свечения.

На рис. 1 приведена функциональная схема разработанного стенда.

Рис. 1. Функциональная схема стенда

Главным вычислительным и управляющим звеном стенда является плата системы управления (СУ), соединенная посредством жгутов и разъемов с лицевой панелью. Питание всех элементов стенда осуществляется от блока питания (БП) стабилизированным напряжением +5 В.

Система имеет 27 дискретных и 3 аналоговых входа (аналоговые сигналы имитируют скорость ленты конвейеров), а также 45 дискретных выходов, один из которых используется для подачи на пьезоэлектрический звуковой излучатель HA1.

Ядром системы является однокристальный микроконтроллер MICROCHIP PIC16F877, работающий на тактовой частоте 4 МГц. Связь МК с внешними схемами осуществляется через 5 двунаправленных портов ввода/вывода. Для обработки аналоговых сигналов используется встроенный в МК модуль 10-разрядного многоканального АЦП. Для управления зуммером используется встроенный в МК модуль ШИМ, генерирующий сигнал прямоугольных импульсов частотой 1 кГц. Порты A, E и D используются для ввода информации в МК. Для вывода информации используется порт B с подачей адреса в систему демультиплексоров-регистров DEMUX-RG посредством порта C (кроме RC2/CCP1 – выхода управляемой ШИМ, используемой в качестве генератора 1 кГц).

Фрагмент передней панели лабораторного стенда представлен на рис. 2.

Рис. 2. Фрагмент передней панели лабораторного стенда

Учебный стенд, предназначенный для изучения принципов управления водоотливными установками, состоит из двух частей. Одна из них позволяет исследовать основные принципы и алгоритм работы традиционных систем с несколькими насосными агрегатами. В автоматическом режиме аппаратура включает насосные агрегаты в зависимости от уровня воды в водосборнике; обеспечивает включение электродвигателей насосов с выдержкой времени при параллельной работе насосных агрегатов для исключения наложения пусковых токов и гидравлического удара; включает резервный насос при выходе из строя рабочего; заливает погружным или вспомогательным насосом главные насосы и осуществляет контроль заливки по времени, контроль работы по производительности и защиты от аварийных режимов.

Вторая составная часть стенда позволяет исследовать более современную систему с управлением на основе преобразователей частоты, которые обеспечивают плавное изменение частоты вращения электродвигателя насоса и, таким образом, регулирование его производительности и поддержание уровня в водосборнике при различных притоках перекачиваемой жидкости. При малых притоках жидкости двигатель насоса вращается с малой скоростью, достаточной для поддержания минимального (нижнего) уровня, и расходует минимум энергии.

Описываемые стенды используются в составе лабораторно-практического комплекса при освоении студентами бакалавриата дисциплин «Автоматизация технологических комплексов», «Автоматизация производственных процессов», «Системы автоматики и телемеханики» и др.

Литература:

1.Батицкий В.А., Куроедов В.И., Рыжков А.А. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в горной промышленности. – М.: Недра, 1991. С. 81-98.

2. Бедняк Г.И., Ульшин В.А. и др. Автоматизация производства на угольных шахтах. – К.: Техніка, 1989. 272 с.